專利名稱：一種具有碳?xì)洳都δ艿钠蜋C(jī)尾氣處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽油機(jī)排放污染控制領(lǐng)域，尤其涉及一種能夠減少汽油機(jī)冷啟動(dòng)階段碳?xì)浠衔锱欧诺难b置。
背景技術(shù)：
在汽油機(jī)的冷啟動(dòng)階段，由于啟動(dòng)轉(zhuǎn)速較低、燃燒初始溫度較低、漏氣和熱損失加重，導(dǎo)致冷啟動(dòng)時(shí)的壓縮溫度、壓縮壓力比正常運(yùn)行狀態(tài)下要低很多，從而引起燃燒不穩(wěn)定、甚至是失火，造成嚴(yán)重的碳?xì)浠衔锱欧?。同時(shí)，對(duì)于傳統(tǒng)三效催化轉(zhuǎn)化器而言，催化劑的起燃溫度通常在250°C到300°C，在汽油機(jī)啟動(dòng)后2分鐘左右的時(shí)間內(nèi)催化轉(zhuǎn)化器能夠達(dá)到這個(gè)溫度，而此時(shí)排出的廢氣已占循環(huán)總量的80%左右，并且主要以碳?xì)浠衔餅橹?。面?duì)更為嚴(yán)格的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)歐III和歐IV，由于取消了試驗(yàn)循環(huán)中冷啟動(dòng)階段的40秒怠速時(shí)間，考慮到汽油機(jī)在此階段較差的排放性能和三效催化轉(zhuǎn)化器的起燃溫度要求，因此，改善冷啟動(dòng)時(shí)的凈化性能和縮短三效催化轉(zhuǎn)化器達(dá)到起燃溫度的時(shí)間就成為研究開(kāi)發(fā)的目標(biāo)。為了使催化劑系統(tǒng)能夠在冷啟動(dòng)后極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到其工作溫度，減少冷啟動(dòng)階段碳?xì)浠衔锏呐欧?，人們提出了一系列?fù)雜的催化劑加熱措施，如電加熱載體、二次空氣噴射系統(tǒng)等，但是二者又有各自的缺點(diǎn)電加熱載體需要消耗電池大量的能量，對(duì)電池壽命造成影響，并可能導(dǎo)致啟動(dòng)更加困難；排氣系統(tǒng)中二次空氣噴射的熱化學(xué)反應(yīng)是個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，許多關(guān)鍵參數(shù)都需要了解和優(yōu)化，很難控制，成本也會(huì)提升很多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)傳統(tǒng)汽油機(jī)三效催化轉(zhuǎn)化器的不足，提出一種能夠減少冷啟動(dòng)及暖機(jī)過(guò)程中碳?xì)浠衔锱欧诺钠蜋C(jī)尾氣后處理裝置。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是將半圓形碳?xì)洳都骱桶雸A形三效催化轉(zhuǎn)化器組合，并將兩者安裝在一個(gè)能夠旋轉(zhuǎn)的隔板上，通過(guò)電控單元的控制和電機(jī)的拖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩者的任意切換。冷啟動(dòng)及暖機(jī)時(shí)，碳?xì)洳都魈幱诠ぷ魑恢脤⑻細(xì)浠衔锊都?，同時(shí)通過(guò)熱傳導(dǎo)作用加熱三效催化轉(zhuǎn)化器，當(dāng)三效催化轉(zhuǎn)化器的催化劑起燃后，電控單元控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將三效催化轉(zhuǎn)化器切換到工作位置，對(duì)后續(xù)尾氣進(jìn)行處理。隨著溫度的上升，隔板另一側(cè)的碳?xì)洳都鬟M(jìn)一步被加熱，達(dá)到一定溫度時(shí)，捕集的碳?xì)浠衔锉会尫牛?通過(guò)控制電磁閥的開(kāi)啟，在節(jié)氣門(mén)后真空度的作用下，釋放的碳?xì)浠衔镞M(jìn)入進(jìn)氣道，隨后在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒掉。本發(fā)明中碳?xì)洳都夹g(shù)原理是，沸石分子篩具有均勻的微孔，孔徑與一般分子大小相當(dāng)，能夠根據(jù)其有效孔徑來(lái)篩分各種流體分子。通過(guò)分子引力作用在固體表面產(chǎn)生表面力，當(dāng)流體流過(guò)時(shí)，流體中的一部分分子由于不規(guī)則運(yùn)動(dòng)碰撞到吸附劑表面，產(chǎn)生分子的濃聚，使流體中的這種分子數(shù)目減少，達(dá)到分離、清除的目的，當(dāng)溫度上升到一定程度時(shí)，濃聚的分子又會(huì)被釋放出來(lái)。利用分子篩的這種特性，可以實(shí)現(xiàn)在低溫下將碳?xì)浠衔镂?，在催化劑起燃后再將所吸附的碳?xì)浠衔镝尫诺哪康?。本發(fā)明的積極效果是，利用沸石分子篩的吸附、脫附特性，并通過(guò)與三效催化轉(zhuǎn)化器的合理匹配來(lái)減少冷啟動(dòng)期間的碳?xì)浠衔锱欧?，有著不需要額外的能耗、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，具有大幅降低碳?xì)浠衔锱欧诺臐摿Α?br>

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖；圖中1.進(jìn)氣管、2.實(shí)際進(jìn)氣、3.發(fā)動(dòng)機(jī)、4.排氣管、5.未經(jīng)處理的尾氣、6.電控單元E⑶、7.殼體、8.半圓形碳?xì)洳都鳌?.隔板、10.半圓形三效催化轉(zhuǎn)化器、11.小齒輪、 12.大齒輪、13.電磁閥、14.吸附的碳?xì)鋸U氣、15.節(jié)氣門(mén)、16.連接管、17.進(jìn)氣、18.空氣濾清器、19.電機(jī)、20.處理后的廢氣、21.消聲器、22.冷啟動(dòng)判斷信號(hào)、23.電磁閥控制信號(hào)、 24.尾氣溫度信號(hào)、25.復(fù)合催化器位置信號(hào)、26.電機(jī)控制信號(hào)、30.緊耦合三效催化轉(zhuǎn)化
ο圖2為碳?xì)洳都?、三效催化轉(zhuǎn)化器、隔板以及殼體組合后的橫截面圖；圖3為載體涂層結(jié)構(gòu)示意圖；圖中27.載體、28.碳?xì)湮酵繉印?9.水蒸氣吸附涂層。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，半圓形碳?xì)洳都?和半圓形三效催化轉(zhuǎn)化器10被安裝在一個(gè)能夠旋轉(zhuǎn)的隔板9上，通過(guò)電控單元6的控制和電機(jī)19的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)兩者的任意切換。在冷啟動(dòng)及暖機(jī)時(shí)，電控單元6通過(guò)冷啟動(dòng)判斷信號(hào)22和隔板位置信號(hào)25，發(fā)出電機(jī)控制信號(hào) 26，將半圓形碳?xì)洳都?調(diào)整至工作位置，開(kāi)始捕集尾氣中的碳?xì)浠衔?，同時(shí)通過(guò)熱傳導(dǎo)作用加熱隔板9另一側(cè)的半圓形三效催化轉(zhuǎn)化器10。當(dāng)三效催化轉(zhuǎn)化器10上的催化劑起燃后，電控單元6通過(guò)信號(hào)分析控制電機(jī)19旋轉(zhuǎn)，將半圓形三效催化轉(zhuǎn)化器10切換到工作位置，對(duì)后續(xù)尾氣進(jìn)行處理。隨著溫度的上升，隔板9另一側(cè)的碳?xì)洳都?進(jìn)一步被加熱，達(dá)到一定溫度時(shí)，捕集的碳?xì)浠衔锉会尫?，同時(shí)電控單元6控制電磁閥13的開(kāi)啟，被釋放的碳?xì)鋸U氣14，在節(jié)氣門(mén)15后真空度的作用下，沿連接管16進(jìn)入進(jìn)氣管1，隨后在發(fā)動(dòng)機(jī)3的氣缸內(nèi)燒掉。如圖2所示，半圓形碳?xì)洳都?、半圓形三效催化轉(zhuǎn)化器10被固定在隔板9上， 并封裝在殼體7中，殼體7下半部與載體外形配合緊密，上半部留有供揮發(fā)用的空間，隔板 9兩端有輸出軸，能由電機(jī)19通過(guò)傳動(dòng)齒輪11、12驅(qū)動(dòng)，在殼體7中自由旋轉(zhuǎn)。如圖3所示，雙層吸附涂層被涂覆在碳?xì)洳都?的蜂窩陶瓷載體27上，上部涂層為水蒸氣吸附涂層29，由于冷啟動(dòng)時(shí)會(huì)有水蒸氣產(chǎn)生，水蒸氣的存在會(huì)影響碳?xì)浠衔锏娜コ剩瑸榇诉x用了水蒸氣吸附涂層四首先去除尾氣中的水蒸氣成分；底部涂層為碳?xì)湮酵繉佑^，具有大的碳?xì)湮饺萘亢洼^高的脫附溫度(300 400°C左右)，同時(shí)具有良好的水熱穩(wěn)定性和高的疏水性，保證長(zhǎng)時(shí)間可靠的工作。
權(quán)利要求
1.一種具有碳?xì)洳都δ艿钠蜋C(jī)尾氣處理裝置，本裝置主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)3、進(jìn)氣管 1、排氣管4、電控單元6，半圓形碳?xì)洳都?、半圓形三效催化轉(zhuǎn)化器10、隔板9、殼體7、驅(qū)動(dòng)電機(jī)19、傳動(dòng)齒輪11和12、連接管16、電磁閥13、節(jié)氣門(mén)15、空氣濾清器18、緊耦合三效催化轉(zhuǎn)化器30和消聲器21。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有碳?xì)洳都δ艿钠蜋C(jī)尾氣處理裝置，其布置形式為 進(jìn)氣管1、排氣管4分別與發(fā)動(dòng)機(jī)3相連，沿進(jìn)氣管1方向布置有空氣濾清器18、節(jié)氣門(mén)15， 沿排氣管4方向布置緊耦合三效催化轉(zhuǎn)化器30、復(fù)合型轉(zhuǎn)化器(包括半圓形碳?xì)洳都?、 半圓形三效催化轉(zhuǎn)化器10以及隔板9)和消聲器21，同時(shí)復(fù)合型轉(zhuǎn)化器頂部有連接管16與進(jìn)氣管1相連，管道出口位于節(jié)氣門(mén)15后，并在連接管16上設(shè)置電磁閥13，驅(qū)動(dòng)電機(jī)19通過(guò)傳動(dòng)齒輪11和12與隔板9上的輸出軸連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔板9，其特征在于能夠?qū)雸A形碳?xì)洳都?、半圓形三效催化轉(zhuǎn)化器10分開(kāi)，兩端有輸出軸，能由電機(jī)19通過(guò)傳動(dòng)齒輪11、12驅(qū)動(dòng)，在殼體7中自由旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼體7，其特征在于下半部與載體外形配合緊密，上半部留有空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三效催化轉(zhuǎn)化器10，其特征在于為半圓形柱體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳?xì)洳都?，其特征在于為半圓形柱體，且由三部分組成 蜂窩式陶瓷載體27、底部的碳?xì)湮酵繉?8以及上部的水蒸氣吸附涂層四。
全文摘要
本發(fā)明屬于汽油機(jī)排放污染控制領(lǐng)域，具體涉及一種能夠減少汽油機(jī)冷啟動(dòng)階段碳?xì)浠衔锱欧诺难b置。冷啟動(dòng)及暖機(jī)時(shí)，半圓形碳?xì)洳都?處于工作位置對(duì)碳?xì)浠衔镞M(jìn)行捕集，待半圓形三效催化轉(zhuǎn)化器10上的催化劑起燃后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)19通過(guò)傳動(dòng)齒輪11、12拖動(dòng)輸出軸使得隔板9發(fā)生旋轉(zhuǎn)，半圓形三效催化轉(zhuǎn)化器10切換到工作位置對(duì)后續(xù)的尾氣進(jìn)行催化氧化，電控單元6通過(guò)控制電磁閥13的開(kāi)啟，利用兩側(cè)的壓力差以及節(jié)氣門(mén)15后的真空度，使釋放后的碳?xì)浠衔?4通過(guò)連接管16進(jìn)入進(jìn)氣管1，隨后進(jìn)入氣缸燒掉，能夠?qū)崿F(xiàn)冷啟動(dòng)及暖機(jī)時(shí)較低的碳?xì)浠衔锱欧拧?br> 文檔編號(hào)F01N3/08GK102278182SQ20111024704
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者劉騰, 朱浩, 鄧元望, 鄂加強(qiáng), 陳可亮, 韓衛(wèi), 龔金科 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)